第九章 稳恒磁场
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磁场 磁感应强度 基本磁现象1、通有电流的导线周围,小磁针会发生偏转。
2、磁铁附近的载流导线及载流线圈会受到力的作用。
3、载流导线之间或载流线圈之间有相互作用力。
4、电子射线束在磁场中路径发生偏转。
一切磁现象的根源是电流。
任何物质的分子中都存在有圆形电流,称为分子电流.分子电流相当于一个基元磁铁。
当物体不显示磁性时,各分子电流作无规则的排列, 它们对外界所产生的磁效应互相抵消。
在外磁场的作用下,与分子电流相当的基元磁铁将趋向于沿外磁场方向取向,从而使整个物体对外显示磁性。
磁感应强度磁现象中,电流与电流之间,电流与磁铁之间以及磁铁与磁铁之间的相互作用是通过一种叫磁场的特殊物质来传递的。
磁场对外的重要表现:1、磁场对进入场中的运动电荷或载流导体有磁力的作用;2、载流导体在磁场中移动时,磁场的作用力将对载流导体作功,表明磁场具有能量。
引入磁感应强度矢量B 来描述磁场的强弱和方向。
试验线圈(线度必须小,其引入不影响原有磁场的性质)的面积为 S ∆,线圈中电流为0I ,则定义试验线圈的磁矩为 n S I P m ∆0= 磁矩是矢量,其方向与线圈的法线方向一致,n 表示沿法线方向的单位矢量,法线与电流流向成右螺旋系。
(附图)线圈受到磁场作用的力矩(称为磁力矩)使试验线圈转到一定的位置而稳定平衡。
此时,线圈所受的磁力矩为零,此时线圈正法线所指的方向,定义为线圈所在处的磁场方向。
如果转动试验线圈,只要线圈稍偏离平衡位置,线圈所受磁力矩就不为零。
当试验线圈从平衡位置转过090时,线圈所受磁力矩为最大。
在磁场中给定点处,比值m P M max 仅与试验线圈所在位置有关,即只与试验线圈所在处的磁场性质有关。
规定磁感应强度矢量B 大小为m P M B max =磁场中某点处磁感应强度的方向与该点处试验线圈在稳定平衡位置时的法线方向相同;磁感应强度的量值等于具有单位磁矩的试验线圈所受到的最大磁力矩。
单位:磁感应强度的国际单位为特斯拉,简称特。
大学物理作业本(下)姓名班级学号江西财经大学电子学院2005年10月第九章 稳恒磁场练 习 一1. 已知磁感应强度为20.2-⋅=m Wb B 的均匀磁场,方向沿x 轴正方向,如图所示。
求:(1) 通过图中abcd 面的磁通量;(2) 通过图中befc 面的磁通量;(3) 通过图中aefd 面的磁通量。
2. 如图所示,在被折成钝角的长直导线通中有20安培的电流。
求A 点的磁感应强度。
设a=2.0cm ,ο120=α。
3.有一宽为a的无限长薄金属片,自下而上通有电流I,如图所示,求图中P点处的磁感应强度B。
4.半径为R的圆环,均匀带电,单位长度所带的电量为 ,以每秒n转绕通过环心并与环面垂直的轴作等速转动。
求:(1)环心的磁感应强度;(2)在轴线上距环心为x处的任一点P的磁感应强度。
练习二1.一载有电流I的圆线圈,半径为R,匝数为N。
求轴线上离圆心x处的磁感应强度B,取R=12cm,I=15A,N=50,计算x=0cm,x=5.0cm, x=15cm各点处的B值;2.在一半径R=1.0cm的无限长半圆柱形金属薄片中,自上而下通有电流I=5.0A,如图所示。
求圆柱轴线上任一点P处的磁感应强度。
3.如图所示,两无限大平行平面上都有均匀分布的电流,设其单位宽度上的电流分别为1i 和2i ,且方向相同。
求:(1) 两平面之间任一点的磁感应强度;(2) 两平面之外任一点的磁感应强度;(3) i i i ==21时,结果又如何4.10A 的电流均匀地流过一根长直铜导线。
在导线内部做一平面S ,一边为轴线,另一边在导线外壁上,长度为1m ,如图所示。
计算通过此平面的磁通量。
(铜材料本身对磁场分布无影响)。
练习三1.半径为R 的薄圆盘上均匀带电,总电量为q ,令此盘绕通过盘心且垂直盘面的轴线匀速转动,角速度为ω,求轴线上距盘心x 处的磁感应强度。
2.矩形截面的螺绕环,尺寸如图所示。
(1) 求环内磁感应强度的分布;(2) 证明通过螺绕环截面(图中阴影区)的磁通量,210ln 2D D NIh πμ=Φ 式中N 为螺绕环总匝数,I 为其中电流强度。